Определение перемещений узла рамы
Для определения перемещения какого-либо сечения или узла заданной рамы необходимо:
-выбрать любую основную систему, приложить к сечению или узлу соответствующее единичное воздействие (F=1 или М=1) и построить эпюру моментов от этого воздействия;
-сделать сопряжение этой эпюры с ранее построенной окончательной эпюрой моментов.
Найдем вертикальное перемещение и угол поворота
узла «2» рамы. Эпюры моментов, построенные в основной системе от указанных единичных воздействий, приведены на рис.9. Сопрягая эпюру
с окончательной эпюрой моментов (рис.5,г), получим
Результат соответствует симметричному загружению рамы заданной нагрузкой, то есть поворота узла, находящегося на оси симметрии, не происходит. Определим вертикальное перемещение того же узла
Рис. 9
ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИЙ ВЛИЯНИЯ ВНУТРЕННИХ СИЛ
Вычисление элементов матриц грузовых перемещений
Каждый элемент матриц
и
канонических уравнений (1.5) и (1.6) физически представляют собой перемещение по направлению i-го неизвестного от воздействия силы
при ее расположении в любом из заданных сечений «к» верхнего ригеля рамы. Эпюра моментов
, построенная в основной системе для случая произвольного положения силы
в пролете, показана на рис.10,а.
Используя группировки силы на симметричное и кососимметричное парные воздействия (рис.10,б,в) построим две грузовые эпюры моментов
и
, сумма ординат которых соответствует исходному воздействию. Вычислять перемещения с помощью этих эпюр значительно проще, так как первая дает отличный от нуля результат только при сопряжении с соответствующими эпюрами от симметричных неизвестных, а вторая – с эпюрами от кососимметричных неизвестных.
Сопрягая эпюру с эпюрой
(симметричные относительно вертикальной оси участки этих эпюр показаны на рис.11,а), получим аналитическое выражение для элементов вектора
После соответствующих преобразований получим
(3.1)
Аналогично, сопрягая эпюры и
, запишем
или (3.2)
Для сопряжения грузовой эпюры по правилу Верещагина с единичными эпюрами
и
, предварительно найдем положение центра тяжести треугольника (рис.11,б), который соответствует левой (относительно оси симметрии) части грузовой эпюры моментов.
Тогда ординаты на эпюрах и
под центром тяжести грузовой эпюры моментов:
,
.
Рис. 11
Перемножение, указанных выше эпюр приводит к следующим результатам:
или
; (3.3)
или
. (3.4)
Полученные аналитические выражения (3.1) и (3.4) позволяют вычислять элементы матриц и
при изменении положения силы F=1 в следующих пределах:
, т.е. до оси симметрии рамы.